综述：探究萝卜硫素在自闭症谱系障碍中的临床疗效、安全性及分子机制：一项结合荟萃分析、网络药理学和计算生物学的整合研究

《BMC Pharmacology and Toxicology》：Investigating the clinical efficacy, safety and molecular mechanism of sulforaphane in autism spectrum disorder: an integrated study combining meta-analysis, network pharmacology, and computational biology

本综述创新性地整合荟萃分析、网络药理学与计算生物学方法，系统评估了萝卜硫素（SFN）治疗自闭症谱系障碍（ASD）的疗效与安全性。结果显示，短期（4-10周）SFN补充可显著改善社会反应量表（SRS）评分，且安全性良好。其潜在机制涉及调控AKT1、STAT1、CASP3等核心靶点，通过抗氧化（Nrf2/ARE通路）、抗炎（IL-17、TNF信号通路）及调节自噬（PI3K/Akt/mTOR通路）等多途径发挥治疗作用。

　　

萝卜硫素：自闭症谱系障碍的潜力辅助疗法

背景概述

自闭症谱系障碍（ASD）是一种复杂的神经发育障碍，其特征是社会交往障碍和重复刻板行为，全球患病率约为0.72%。目前，行为干预是主要治疗手段，但给家庭带来沉重负担。尽管利培酮和阿立哌唑被批准用于管理ASD患者的易怒和激动，但其临床应用因不良反应风险增加以及对核心症状疗效有限而受到限制。因此，寻找能够靶向ASD核心症状的有效且安全的治疗剂成为当前研究热点。

萝卜硫素（SFN）是一种富含于十字花科蔬菜中的天然异硫氰酸盐，因其抗炎、抗氧化和神经保护特性而备受关注。此外，新兴证据表明，萝卜硫素还可能通过调节细胞自噬来发挥神经保护作用，这一过程对维持ASD中的神经元稳态至关重要。然而，其治疗ASD的疗效仍存争议，且药理机制尚未完全阐明。

临床疗效与安全性的荟萃分析证据

本研究通过系统检索，最终纳入了6项随机对照试验（RCT），共涉及333名ASD参与者进行荟萃分析。

在社会功能改善方面，汇总分析显示，与对照组相比，补充萝卜硫素4-5周和8-10周后，社会反应量表（SRS）评分均显著降低，效应值分别为-0.98和-1.11。这表明短期补充萝卜硫素可能对改善ASD患者的社会功能具有积极意义。然而，这种效应似乎具有时间依赖性，在18周及更长的治疗周期（如22周、36周）中，未观察到统计学上的显著益处，可能与治疗疲劳或评级量表的主观性等因素有关。

在行为症状方面，针对异常行为检查表（ABC）的分析发现，在治疗8-15周时，萝卜硫素补充组在“不恰当的言语”子量表上显示出显著改善，效应值为-1.13。在“多动”子量表上也观察到接近统计学意义的改善趋势。

安全性是评估任何干预措施的重要方面。令人鼓舞的是，荟萃分析显示，萝卜硫素组和对照组在各类不良事件的发生率上均无显著差异。萝卜硫素组最常见的不良反应包括易怒（10.0%）、失眠（6.7%）、便秘（4.4%）和头痛（4.4%），其发生率与对照组相似。计算毒理学预测（ProTox 3.0平台）将萝卜硫素的毒性等级归为4级（级别越高毒性越低），并预测其具有较高的血脑屏障穿透概率（0.97），而呼吸毒性和生态毒性概率中等。这些结果共同支持了萝卜硫素在常规剂量下用于ASD患者具有较好的安全性。

网络药理学揭示的多靶点作用机制

为了深入探索萝卜硫素的作用机制，研究团队采用了网络药理学方法。通过数据库筛选，最终确定了153个萝卜硫素与ASD的共同作用靶点。蛋白质-蛋白质相互作用（PPI）网络分析从中识别出10个核心靶点，按连接度排序依次为：AKT1、EGFR、HSP90AA1、SRC、CASP3、STAT1、MAPK1、MMP9、MAPK8和JAK2。这些靶点均与ASD的病理生理过程密切相关。

基因本体（GO）富集分析揭示了这些靶点主要参与的生物学过程（BP）、细胞组分（CC）和分子功能（MF）。关键BP包括对异物刺激的反应、对氧化应激的反应、对营养水平的反应以及化学突触传递的调节等。主要CC涉及突触后膜、神经元胞体、细胞前缘和突触膜等神经相关结构。MF则集中在蛋白激酶活性、氧化还原酶活性、蛋白同源二聚化活性等方面。

京都基因与基因组百科全书（KEGG）通路富集分析进一步指出，萝卜硫素的潜在作用通路主要与炎症反应和氧化应激相关，包括PI3K-Akt信号通路、MAPK信号通路、趋化因子信号通路、化学致癌-活性氧通路、TNF信号通路、Th17细胞分化、mTOR信号通路和IL-17信号通路。这些通路相互交织，共同构成了萝卜硫素可能发挥抗自闭症作用的复杂网络。

多维度计算生物学验证

为了增强预测的可靠性，研究还结合了多种计算生物学方法进行验证。

孟德尔随机化（MR）分析旨在评估暴露因素（此处为核心靶点基因）与结局（ASD）之间的潜在因果关系。分析发现，CASP3水平与ASD风险之间存在边际显著的正相关关系。相反，STAT1水平与ASD风险则显示出显著的负相关（加权中位数OR = 0.468，加权众数OR = 0.474）。这为STAT1可能作为萝卜硫素保护性作用的靶点提供了遗传学层面的证据。

基于基因表达综合（GEO）数据库GSE18123数据集的分析显示，与健康对照组相比，ASD个体外周血中AKT1、HSP90AA1、SRC、CASP3、MAPK1、MAPK8和JAK2的表达水平显著升高。这进一步在转录组水平验证了网络药理学筛选出的核心靶点与ASD的关联。

分子对接模拟结果表明，萝卜硫素能够与所有10个核心靶点蛋白稳定结合，结合能范围在-4.0至-5.4 kcal/mol之间，其中与MMP9的结合能最低（-5.4 kcal/mol），提示结合亲和力较强。

为了更真实地模拟萝卜硫素与靶蛋白的动态结合过程，研究团队对萝卜硫素-MMP9复合物进行了长达100纳秒的分子动力学（MD）模拟。结果显示，复合物的均方根偏差（RMSD）在整个模拟过程中保持稳定（大部分时间低于2 ?），表明结合构象稳定。回转半径（Rg）和溶剂可及表面积（SASA）分析表明复合物结构紧凑，未发生显著膨胀。氢键分析显示平均有约1个氢键维持。最终，通过分子力学泊松-玻尔兹曼表面积（MM-PBSA）方法计算得到的结合自由能为-16.77 kcal/mol，再次证实了二者结合的稳定性。能量分解指出ARG424、TYR420等残基是结合的关键贡献者。

核心作用通路的深入探讨

综合上述发现，萝卜硫素的作用机制主要围绕以下几个方面：

1. 1.
   抗氧化应激：萝卜硫素是核因子E2相关因子2（Nrf2）的强效诱导剂。它通过修饰Keap1蛋白的关键半胱氨酸，解除Keap1对Nrf2的抑制，促使Nrf2入核，激活抗氧化反应元件（ARE），启动一系列细胞保护基因的转录，从而对抗氧化应激。Nrf2-Keap1-BACH1轴的失调已被证实与ASD有关。萝卜硫素治疗可提高Nrf2表达，上调下游抗氧化酶，降低氧化应激标志物，这与其富集到的“对氧化应激的反应”和“化学致癌-活性氧”通路高度吻合。
2. 2.
   抗神经炎症：KEGG富集到的IL-17信号通路、Th17细胞分化、TNF信号通路和趋化因子信号通路等均指向神经炎症。研究表明，萝卜硫素能降低ASD模型动物或患者外周血单核细胞中IL-17、TNF-α等促炎因子的水平。其可能通过抑制STAT3（Th17分化的关键转录因子）等相关信号通路来减轻ASD中的炎症和免疫反应。
3. 3.
   调节自噬：PI3K/Akt/mTOR和MAPK信号通路均是调节细胞自噬的关键通路。ASD中存在自噬过程异常。萝卜硫素可通过双重抑制氧化应激和MAPK信号通路来调节自噬。抑制mTOR活性可以增强自噬，并改善ASD模型动物的社会互动行为。这表明调节自噬可能是萝卜硫素改善ASD症状的另一重要机制。
4. 4.
   保护血脑屏障：MMP9的激活会破坏血脑屏障（BBB）的完整性，加剧神经炎症。萝卜硫素作为MMP9抑制剂，可以降低其表达，从而有助于血脑屏障的修复。计算毒理学预测的高血脑屏障穿透性也为其直接作用于中枢神经系统提供了物质基础。

结论与展望

本项整合研究结果表明，萝卜硫素可能是一种有效且安全的ASD辅助疗法，能够在短期内改善社会功能。其多靶点、多通路的作用特点，包括抗氧化、抗炎、调节自噬以及潜在的血脑屏障保护作用，共同构成了其治疗ASD的复杂药理机制。这些发现为萝卜硫素的临床应用提供了更为坚实的科学依据，并为后续针对其作用机制的深入实验研究指明了方向。当然，本研究也存在一些局限性，如荟萃分析样本量有限、患者年龄和给药剂量存在异质性等。未来需要更大规模、设计更严谨的临床试验，并结合基础实验研究，进一步验证和阐明萝卜硫素在ASD中的确切角色和作用机理。